KR101052519B1 - Cable joint type robot joint device and automated robot using the same - Google Patents

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KR101052519B1 KR1020090109613A KR20090109613A KR101052519B1 KR 101052519 B1 KR101052519 B1 KR 101052519B1 KR 1020090109613 A KR1020090109613 A KR 1020090109613A KR 20090109613 A KR20090109613 A KR 20090109613A KR 101052519 B1 KR101052519 B1 KR 101052519B1
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Abstract

케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치는 제1모터에 의해 회전하는 제1입력체와, 제1입력체의 전방에 제1입력체의 회전축과 동심축으로 설치되며 제2모터에 의해 회전하는 제2입력체와, 제1입력체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 제1입력체와 연결된 제1케이블에 의해 회전하는 제1입력 회전체와, 제1입력 회전체의 회전축과 동일축으로 배치되어 제2입력체와 직교하게 설치되며 제2입력체와 연결된 제2케이블에 의해 회전하는 제2입력 회전체와, 제1입력 회전체와 이격되어 제1입력체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 제1입력 회전체와 제1전달부재로 연결되어 회전하는 제1출력 회전체와, 제2입력체의 회전축을 기준으로 제1출력 회전체와 대칭으로 배치되고 제2입력 회전체와 제2전달부재로 연결되어 회전하는 제2출력 회전체와, 상기 제1출력 회전체 및 상기 제2출력 회전체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 상기 제1출력 회전체와 연결된 제3케이블과 상기 제2출력 회전체와 연결된 제4케이블의 상호 연동에 의해 작동하는 출력체를 포함한다. 이러한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치는 Pitch-Yaw 운동을 구현할 수 있으며, 케이블 구동 방식을 적용하였기에 Zero backlash와 low friction을 구현할 수 있다. 또한 모터를 링크의 길이방향으로 배치할 수 있기에 링크 폭이 넓어지는 문제가 없어서 로봇팔의 손목축으로 사용 가능한 구조이다. 그리고 pitch 축과 yaw 축이 한 점에서 일치하기에 로봇 기구학이 간단해지므로 제어 및 해석적인 해를 구하는데 용이한 장점이 있다.The robot joint device of the cable driving method includes a first input body that is rotated by a first motor, and a second input that is installed concentrically with a rotation axis of the first input body in front of the first input body, and rotates by a second motor. A first input rotational body having a sieve, a rotational axis orthogonal to the rotational axis of the first input body, and rotated by a first cable connected to the first input body; A first input having a second input rotational body installed orthogonally to the input body and rotating by a second cable connected to the second input body, and a rotational axis spaced apart from the first input rotational body and orthogonal to the rotational axis of the first input body; A first output rotating body connected to the rotating body and the first transmitting member to rotate, and symmetrically disposed with the first output rotating body based on the rotation axis of the second input body and connected to the second input rotating body and the second transmitting member And a second output rotating body that rotates, the first output rotation And an output body having a rotation axis orthogonal to the rotation axis of the second output rotor and operated by interworking of a third cable connected with the first output rotor and a fourth cable connected with the second output rotor. . Such a cable-driven robot joint device can implement a pitch-yaw movement, and a cable-driven robot joint can realize zero backlash and low friction. In addition, since the motor can be arranged in the longitudinal direction of the link, there is no problem of widening the link width, and thus it is a structure that can be used as the wrist axis of the robot arm. And since the pitch kinematics and yaw axes coincide in one point, robot kinematics are simplified, which makes it easy to obtain control and analytical solutions.

로봇, 관절, 손목, 모터, 회전체, 출력체, Pitch, Yaw Robot, Joint, Wrist, Motor, Rotator, Output, Pitch, Yaw

Description

케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치 및 이를 이용한 자동화 로봇 {CABLE-DRIVEN JOINT MECHANISM AND AUTOMATIC ROBOT OF USE IT}Cable-driven robot joint device and automated robot using same {CABLE-DRIVEN JOINT MECHANISM AND AUTOMATIC ROBOT OF USE IT}

본 발명은 케이블 구동 방식의 로봇의 관절 장치 및 이를 이용한 자동화 로봇에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블에 의해 구동력이 전달되면서 Pitch-Yaw 운동의 구현이 가능한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치 및 이를 이용한 자동화 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a joint device of a cable-driven robot and an automated robot using the same, and more particularly, to a cable-driven robot joint device capable of implementing a pitch-yaw movement while a driving force is transmitted by a cable and an automation using the same. It's about robots.

일반적으로 산업화가 진행됨에 따라 작업환경이 어렵거나 단순 반복적인 작업이 진행되는 곳에서는 작업자를 대체하여 로봇이 설치되고 있다.In general, as industrialization progresses, robots are installed to replace workers in places where a work environment is difficult or a simple repetitive work is performed.

일반적으로 로봇에는 다수의 관절이 구비되어 있고, 이 관절을 구동시키기 위한 다양한 로봇 관절 장치가 설치된다.In general, a robot is provided with a plurality of joints, and various robot joint apparatuses for driving the joints are installed.

종래의 로봇 관절 장치는 서로 맞물리는 기어들이 배치되고, 모터에 의해 기어들을 구동시켜 관절을 작동시킨다. 또한, 복수개의 기어를 배치하는 방식에 따라 다양한 조합의 운동 구현이 가능하다. The conventional robotic joint apparatus is arranged with gears engaged with each other, and drives the joints by driving the gears by a motor. In addition, various combinations of movements may be implemented according to a method of arranging a plurality of gears.

그런데 이러한 종래의 로봇 관절 장치는 기어들 사이의 공차와, 기어치들에 형성되는 백래쉬 및 마찰에 의해 정밀제어가 어려운 단점이 있다.However, such a conventional robot joint apparatus has a disadvantage in that precision control is difficult due to the tolerance between the gears and the backlash and friction formed in the gear teeth.

이에 따라 최근에는 케이블을 이용하여 동력을 전달하는 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 개발되어 사용되고 있다.Accordingly, recently, a cable-driven robot joint apparatus that transmits power using a cable has been developed and used.

도 1은 종래 기술에 따른 Pitch-Roll 운동의 구현을 위한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치의 일부를 도시한 정면도이다.1 is a front view illustrating a part of a cable joint robot joint apparatus for implementing a pitch-roll movement according to the prior art.

종래의 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치는 로봇 암(1)에 제1모터(10)와 제2모터(20)가 설치되어 있고, 제1모터(10)에 의해 회전되는 제1입력체(12)와, 제1입력체(12)의 상부에 설치되어 제2모터(20)에 의해 회전되는 제2입력체(22)를 포함한다.In the conventional cable-driven robot joint apparatus, the first motor 10 and the second motor 20 are installed on the robot arm 1, and the first input body 12 rotated by the first motor 10. ) And a second input body 22 installed on the first input body 12 and rotated by the second motor 20.

제2입력체(22)는 제1입력체(12)와 동일한 회전축으로 회전 가능하게 설치되고, 제1입력체(12)에 대해 독립적으로 회전하도록 구성되어 있다.The second input body 22 is rotatably installed on the same rotation axis as the first input body 12 and is configured to rotate independently of the first input body 12.

제1입력체(12)의 회전축과 동일평면에는 이 회전축과 수직한 회전축을 갖는 제1회전체(14)가 설치된다. 그리고, 제2입력체(22)의 회전축과 동일평면에는 제1입력체(12)의 회전축을 기준으로 제1회전체(14)와 대칭으로 제2회전체(24)가 설치된다.A first rotating body 14 having a rotating shaft perpendicular to the rotating shaft is provided on the same plane as the rotating shaft of the first input body 12. The second rotating body 24 is installed on the same plane as the rotating shaft of the second input body 22 and symmetrically with the first rotating body 14 based on the rotating shaft of the first input body 12.

그리고, 제1회전체(14) 및 제2회전체(24)의 회전축과 수직한 평면상에 회전축을 갖는 출력체(30)가 설치된다. 출력체(30)는 제1회전체(14)와 제2회전체(24)의 상호 연동에 의해 롤링(Rolling : 회전 구현) 또는 피칭(Pitching : 선회 구현)가 가능하다.An output body 30 having a rotating shaft is provided on a plane perpendicular to the rotating shafts of the first rotating body 14 and the second rotating body 24. The output body 30 may be rolled (rotated) or pitched (rotated) by interlocking the first and second rotors 14 and 24.

또한, 제1입력체(12)와 제1회전체(14), 제1회전체(14)와 출력체(30), 제2입력체(22)와 제2회전체(24) 및 제2회전체(24)와 출력체(30)에는 각각 다른 회전방향으로 감긴 한 쌍의 케이블이 설치되어 있다.Further, the first input body 12 and the first rotating body 14, the first rotating body 14 and the output body 30, the second input body 22 and the second rotating body 24 and the second The rotating body 24 and the output body 30 are each provided with a pair of cables wound in different rotation directions.

그러나 종래 기술은 피치(pitch)-롤(roll)의 2자유도 운동을 구현하기 위해 제안된 것이기에 피치(pitch)-요(yaw) 운동을 구현하는데 적용시 피치(pitch : 선회)운동범위에 제한이 생기는 문제가 있다. 그리하여 종래 기술을 이용하여 피치(pitch)-요(yaw) 운동을 구현한다면 출력체(30)가 피칭(pitching : 선회)하는 과정에서 제1입력체(12) 및 제2입력체(22)와 닿게 되며, 이에 따라 피칭(pitching : 선회) 가능 범위가 0도에서 150도 정도가 되어 (-)각도 방향으로의 운동을 구현하는 것이 불가능한 제한점이 있다.However, the prior art is proposed to implement a two degree of freedom motion of pitch-roll, so it is limited to a pitch range of motion when applied to implement a pitch-yaw motion. There is a problem with this. Thus, if the pitch-yaw motion is implemented using the prior art, the first input body 12 and the second input body 22 and the first input body 12 and the second input body 22 are pitched in the process of pitching. As a result, the pitching range is about 0 to 150 degrees, which makes it impossible to implement the movement in the negative angle direction.

본 발명은, -90도 내지 +90도의 Pitch(선회) 운동 범위와 -90도 내지 +90도의 Yaw(요) 운동 범위의 구현이 가능하며, 구동력 전달시 백래쉬가 발생하지 않고 마찰이 적어 정밀제어가 가능하고, 구동 모터가 링크의 길이방향으로 배치되어 전체적인 크기를 작게 할 수 있으며, 제어가 용이한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, it is possible to implement a pitch movement range of -90 degrees to +90 degrees and a yaw movement range of -90 degrees to +90 degrees. It is possible to provide a drive motor can be arranged in the longitudinal direction of the link to reduce the overall size, and to provide a cable-driven robot joint device that is easy to control.

본 발명의 일 측면에 따르면, 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치는 제1모터에 의해 회전하는 제1입력체와, 제1입력체의 전방에 제1입력체의 회전축과 동심축으로 설치되며 제2모터에 의해 회전하는 제2입력체와, 제1입력체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 제1입력체와 연결된 제1케이블에 의해 회전하는 제1입력 회전체와, 제1입력 회전체의 회전축과 동일축으로 배치되어 제2입력체와 직교하게 설치되며 제2입력체와 연결된 제2케이블에 의해 회전하는 제2입력 회전체와, 제1입력 회전체와 이격되어 제1입력체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 제1입력 회전체와 제1전달부재로 연결되어 회전하는 제1출력 회전체와, 제2입력체의 회전축을 기준으로 제1출력 회전체와 대칭으로 배치되고 제2입력 회전체와 제2전달부재로 연결되어 회전하는 제2출력 회전체와, 상기 제1출력 회전체 및 상기 제2출력 회전체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 상기 제1출력 회전체와 연결된 제3케이블과 상기 제2출력 회전체와 연결된 제4케이블의 상호 연동에 의해 작동하는 출력체를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a cable-driven robot joint apparatus is provided with a first input body that is rotated by a first motor, and a concentric shaft with a rotation axis of the first input body in front of the first input body, and the second input body. A first input rotating body rotated by a motor, a first input rotating body rotating by a first cable connected to the first input body having a rotation axis orthogonal to the rotating shaft of the first input body, and a rotating shaft of the first input rotating body. And a second input rotating body disposed at the same axis as the second input body orthogonal to the second input body and rotating by a second cable connected to the second input body, and spaced apart from the first input rotating body, A first output rotational body having an orthogonal rotational axis and connected to the first input rotational body and the first transmission member to rotate, and symmetrically disposed with respect to the first output rotational body with respect to the rotational axis of the second input body; Second output connected to the whole and the second transfer member to rotate Interworking of a third cable connected to the first output rotational body and a fourth cable connected to the second output rotational body having a rotation axis orthogonal to the rotational axes of the first output rotational body and the second output rotational body; Contains an output that is operated by

제1전달부재 및 제2전달부재는 벨트부재 또는 구동용 케이블 부재를 포함할 수 있다. The first transfer member and the second transfer member may include a belt member or a drive cable member.

제1케이블, 제2케이블, 제3케이블 및 제4케이블은 각각 서로 다른 회전 방향으로 감긴 한 쌍의 케이블을 포함할 수 있다. The first cable, the second cable, the third cable and the fourth cable may each include a pair of cables wound in different rotation directions.

출력체에는 용접토치 또는 도장용 스프레이건을 포함하는 로봇 말단 장치(end-effector) 또는 로봇 매니퓰레이터를 구성하는 링크가 설치될 수 있다.The output may be provided with a link constituting a robot end-effector or robot manipulator including a welding torch or spray gun for painting.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 자동화 로봇은 로봇 암과, 상기 로 봇 암에 설치된 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치와, 상기 로봇 관절 장치를 제어하는 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, an automated robot includes a robot arm, a cable joint robot joint apparatus according to claim 1 or 2 installed on the robot arm, and a controller for controlling the robot joint apparatus. do.

본 발명을 통해 Pitch-Yaw의 2자유도 운동이 가능한 로봇의 관절부를 구현할 수 있다. 또한, 로봇의 관절이 케이블에 의해 구동되므로 백래쉬가 없어 백래쉬에 의한 작동오차를 줄일 수 있으며, 마찰저항이 매우 작은 기계적 특성을 보이므로 정밀 제어에 탁월한 효과를 보여준다. 관절의 작동 영역 또한 넓어서 (-90도~+90도의 Pitch 운동 범위, -90도~+90도의 Yaw 운동 범위) 다양한 작업에 적용 가능하다. 그리고, 모터를 로봇 링크의 길이방향으로 설치할 수 있어 로봇의 폭을 작게 할 수 있으며, 이에 따라 로봇의 손목 관절의 구성에 유리하다. 또한, Pitch-Yaw 2자유도 운동의 회전축이 한점에서 교차하기에 기구학 식이 간단해지므로 기구학 해석 및 제어가 용이한 효과가 있다. Through the present invention it is possible to implement the joint portion of the robot capable of two degrees of freedom of the pitch-yaw movement. In addition, since the joint of the robot is driven by the cable, there is no backlash, which reduces the operating error caused by the backlash. Since the frictional resistance is very small, the mechanical characteristic shows excellent effect in precision control. The joint's operating area is also wide (-90 degrees to +90 degrees pitch movement range, -90 degrees to +90 degrees yaw movement range) can be applied to a variety of tasks. In addition, since the motor can be installed in the longitudinal direction of the robot link, the width of the robot can be reduced, which is advantageous for the construction of the wrist joint of the robot. In addition, since the kinematic equation is simplified because the axes of rotation of the pitch-yaw two degree of freedom motion intersect at one point, the kinematic analysis and control are easy.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발 명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the present invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치 및 이를 이용한 자동화 로봇의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of a cable-driven robot joint apparatus and an automated robot using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are the same. The reference numerals will be given and overlapping description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치를 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치를 도시한 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치를 도시한 분해사시도이다.2 is a perspective view of a cable joint robot joint apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a front view showing a cable joint robot joint apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 A plan view showing a cable joint robot joint apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is an exploded perspective view showing the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 로봇 암(100), 프레임(102), 제1축지지부(104), 제2축지지부(106), 제1모터(110), 제1입력체(112), 제1입력 회전체(114), 제1전달부재(116), 제1출력 회전체(118), 제2모터(120), 제2입력체(122), 제2입력 회전체(124), 제2전달부재(126), 제2출력 회전체(128), 출력체(130), 도장용 스프레이건(140), 브래킷(142)이 도시되어 있다.2 to 5, the robot arm 100, the frame 102, the first shaft support 104, the second shaft support 106, the first motor 110, and the first input body 112. , The first input rotating body 114, the first transmitting member 116, the first output rotating body 118, the second motor 120, the second input body 122, and the second input rotating body 124. The second transfer member 126, the second output rotating body 128, the output body 130, the spray gun 140 for painting, and the bracket 142 are illustrated.

본 실시예에 따른 Pitch-Yaw 운동을 위한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치는 다양한 방향으로 움직이는 로봇 암(100)을 포함할 수 있고, 로봇 암(100)의 단부에 용접토치나 도장용 스프레이건(140)과 같은 로봇 말단 장치(end-effector)가 설치되거나, 로봇 매니퓰레이터를 구성하는 다른 링크가 더 추가될 수 있다.The cable joint robot joint apparatus for the pitch-yaw movement according to the present embodiment may include a robot arm 100 moving in various directions, and a welding torch or spray gun for the end of the robot arm 100 ( A robot end-effector such as 140 may be installed, or other links constituting the robot manipulator may be further added.

로봇 암(100)에는 이러한 장치들을 자유롭게 움직이기 위한 로봇 관절 장치 가 구비된다.The robot arm 100 is provided with a robot joint device for freely moving these devices.

로봇 관절 장치는 로봇 암(100)의 프레임(102)에 설치되며, 이 프레임(102)의 후방으로 병렬로 설치된 제1모터(110)와 제2모터(120)를 포함할 수 있다.The robot joint apparatus may be installed on the frame 102 of the robot arm 100, and may include a first motor 110 and a second motor 120 installed in parallel to the rear of the frame 102.

프레임(102)은 전방 및 상, 하부가 개방되어 있으며, 이 프레임(102)의 후면에는 제1모터(110)에 의해 회전하는 제1입력체(112)가 설치된다. 그리고, 제1입력체(112)의 전방에는 제2입력체(122)가 회전가능하게 설치된다.The frame 102 is open to the front, upper and lower, the rear of the frame 102 is provided with a first input body 112 that is rotated by the first motor (110). The second input body 122 is rotatably installed in front of the first input body 112.

제1입력체(112)와 제2입력체(122)는 서로 독립적으로 회전할 수 있도록 설치된다.The first input body 112 and the second input body 122 are installed to rotate independently of each other.

보다 상세하게는 제1입력체(112)는 후방으로 내부가 중공된 실린더(113)가 구비된다. 그리고, 이 실린더(113)의 외측에는 제1모터(110)의 구동축과 연결되어 회전력을 전달하는 벨트(111) 또는 케이블 부재가 설치된다.More specifically, the first input body 112 is provided with a cylinder 113 hollow in the rear. In addition, a belt 111 or a cable member which is connected to the drive shaft of the first motor 110 to transmit the rotational force is installed outside the cylinder 113.

그리고, 제2입력체(122)의 후방에는 제1입력체(112)의 실린더(113)와 동심축으로 배치되는 축부재(123)가 구비되며, 이 축부재(123)는 제1입력체(112)의 실린더(113)에 관통하여 배치된다. 이 축부재(123)는 제2모터(120)의 회전축에 연결되어 회전력을 전달한다.In addition, a shaft member 123 disposed concentrically with the cylinder 113 of the first input body 112 is provided behind the second input body 122, and the shaft member 123 is the first input body. It is disposed through the cylinder 113 of 112. The shaft member 123 is connected to the rotation shaft of the second motor 120 to transmit the rotation force.

프레임(102)의 일 측면에는 제1입력 회전체(114)가 설치된다. 제1입력 회전체(114)는 제1입력체(112)의 회전축과 직교하는 회전축을 갖는다.One side of the frame 102 is provided with a first input rotating body 114. The first input rotating body 114 has a rotating shaft orthogonal to the rotating shaft of the first input body 112.

또한, 프레임(102)의 타 측면에는 제2입력 회전체(124)가 제1입력 회전체(114)와 대향되게 설치된다. 제2입력 회전체(124)의 회전축은 제1입력 회전체(114)의 회전축과 동일축으로 배치되고, 제2입력체(122)의 회전축과는 직교한다.In addition, the second input rotating body 124 is provided on the other side of the frame 102 to face the first input rotating body 114. The rotation axis of the second input rotational body 124 is disposed coaxially with the rotational axis of the first input rotational body 114 and orthogonal to the rotational axis of the second input body 122.

제1입력체(112)와 제1입력 회전체(114)에는 제1케이블(115)이 연결된다. 제1케이블(115)은 제1입력체(112)와 제1입력 회전체(114)에 감겨져 끝단이 고정되어 연결되며, 제1입력체(112)가 회전함에 따라 제1케이블(115)이 당겨지며 제1입력 회전체(114)를 회전시킨다.The first cable 115 is connected to the first input body 112 and the first input rotating body 114. The first cable 115 is wound around the first input body 112 and the first input rotating body 114 and is fixedly connected to an end thereof. As the first input body 112 rotates, the first cable 115 is connected. Pulled to rotate the first input rotor 114.

보다 상세하게는, 제1케이블(115)은 양 방향으로 회전력을 전달하기 위해서 각각 한 쌍으로 이루어진다. 이와 같이 쌍으로 이루어진 케이블들은 서로 다른 회전 방향으로 감겨 설치된다.More specifically, the first cable 115 is formed in pairs in order to transmit rotational force in both directions. The paired cables are wound up in different rotational directions.

즉, 제1케이블 중 하나(115a)는 제1입력체(112)의 원주면 윗면으로 감겨진 후, 제1입력 회전체(114)의 원주면과 만나는 지점에서 제1입력 회전체(114)의 원주면 아랫면으로 부드럽게 넘어가 감겨진다.That is, one of the first cables (115a) is wound on the upper surface of the circumferential surface of the first input body 112, and then the first input rotator 114 at the point where it meets the circumferential surface of the first input rotor (114) The circumference of the circumference is gently rolled over to the bottom.

또한, 제1케이블 중 다른 하나(115b)는 제1입력체(112)의 원주면 아랫면으로 감겨진 후, 제1입력 회전체(114)의 원주면과 만나는 지점에서 제1입력 회전체(114)의 원주면 윗면으로 부드럽게 넘어가 감겨진다.In addition, the other one of the first cable (115b) is wound around the lower surface of the circumferential surface of the first input body 112, and then the first input rotator 114 at the point where it meets the circumferential surface of the first input rotor (114) It is rolled over to the upper surface of the circumference of).

또한, 제2입력체(122)와 제2입력 회전체(124)에는 제2케이블(125)이 연결된다. 제2케이블(125)은 제2입력체(122)와 제2입력 회전체(124)에 감겨져 연결되며, 제2입력체(122)가 회전함에 따라 제2케이블(125)이 당겨지며 제2입력 회전체(124)를 회전시킨다.In addition, a second cable 125 is connected to the second input body 122 and the second input rotating body 124. The second cable 125 is wound around and connected to the second input body 122 and the second input rotating body 124. As the second input body 122 rotates, the second cable 125 is pulled and the second cable 125 is rotated. The input rotating body 124 is rotated.

보다 상세하게는, 제2케이블(125)은 양 방향으로 회전력을 전달하기 위해서 각각 한 쌍으로 이루어진다. 이와 같이 쌍으로 이루어진 케이블들은 서로 다른 회전 방향으로 감겨 설치된다.More specifically, the second cable 125 is formed in pairs in order to transmit rotational force in both directions. The paired cables are wound up in different rotational directions.

즉, 제2케이블 중 하나(125a)는 제2입력체(122)의 원주면 윗면으로 감겨진 후, 제2입력 회전체(124)의 원주면과 만나는 지점에서 제2입력 회전체(124)의 원주면 아랫면으로 부드럽게 넘어가며 감겨진다.That is, one of the second cables 125a is wound on the upper surface of the circumferential surface of the second input body 122 and then the second input rotator 124 at the point where it meets the circumferential surface of the second input rotor 124. The circumference of the camera gently rolls over to the bottom.

또한, 제2케이블 중 다른 하나(125b)는 제2입력체(122)의 원주면 아랫면으로 감겨진 후, 제2입력 회전체(124)의 원주면과 만나는 지점에서 제2입력 회전체(124)의 원주면 윗면으로 부드럽게 넘어가며 감겨진다.In addition, the other one of the second cable (125b) is wound around the lower surface of the circumferential surface of the second input body 122, and then the second input rotator 124 at the point where it meets the circumferential surface of the second input rotor (124) It is rolled up smoothly over the circumferential surface of).

이와 같이 본 실시예에서 회전력을 전달하는 케이블(115, 125)들은 당겨지는 방향에 대해서만 회전력을 전달할 수 있기 때문에, 양 방향으로 회전력을 전달하기 위해서 각각 한 쌍으로 이루어진다. 이와 같이 쌍으로 이루어진 케이블들은 서로 다른 회전 방향으로 감겨 설치된다.As described above, since the cables 115 and 125 transmitting the rotational force may transmit the rotational force only in the direction in which the rotational force is pulled, they are each paired to transmit the rotational force in both directions. The paired cables are wound up in different rotational directions.

더불어, 제1입력 회전체(114)와 제2입력 회전체(124) 사이에는, 제1입력 회전체(114)와 제2입력 회전체(124) 사이를 지지하여 이탈을 방지하고 제1입력 회전체(114)와 제2입력 회전체(124)의 회전축을 동일선상에 유지하기 위한 제1축지지부(104)가 설치될 수 있다. 또한, 이 제1축지지부(104)에는 제2입력체(122)로 연장된 연장보(104a)가 더 설치될 수 있다.In addition, between the first input rotating body 114 and the second input rotating body 124, between the first input rotating body 114 and the second input rotating body 124 to support the separation and prevent the first input The first shaft support part 104 may be installed to maintain the rotation axis of the rotor 114 and the second input rotor 124 on the same line. In addition, the first shaft support 104 may be further provided with an extension beam 104a extending to the second input body 122.

한편, 프레임(102)은 양 측면이 길이방향으로 길게 형성되며, 제1입력 회전체(114) 및 제2입력 회전체(124)와 이격되어 제1출력 회전체(118) 및 제2출력 회전체(128)가 각각 설치될 수 있다.On the other hand, the frame 102 has both sides formed long in the longitudinal direction, spaced apart from the first input rotor 114 and the second input rotor 124, the first output rotor 118 and the second output rotor All 128 may be installed respectively.

즉, 제1출력 회전체(118)는 제1입력 회전체(114)와 이격되어 프레임(102)의 일측면에 설치되며, 제1입력체(112)의 회전축과 직교하는 회전축을 갖는다.That is, the first output rotating body 118 is installed on one side of the frame 102 spaced apart from the first input rotating body 114, and has a rotating shaft orthogonal to the rotating shaft of the first input body 112.

제2출력 회전체(128)는 제1출력 회전체(118)와 대향되게 설치된다. 또한, 제2출력 회전체(128)는 제2입력 회전체(124)와 이격되어 프레임(102)의 타측면에 설치된다. 제2출력 회전체(128)의 회전축은 제2입력체(122)의 회전축과는 직교하고 제1출력 회전체(118)의 회전축과는 동일축으로 배치된다.The second output rotor 128 is provided to face the first output rotor 118. In addition, the second output rotor 128 is spaced apart from the second input rotor 124 is provided on the other side of the frame (102). The axis of rotation of the second output rotor 128 is orthogonal to the axis of rotation of the second input body 122 and is disposed coaxially with the axis of rotation of the first output rotor 118.

여기서, 제1출력 회전체(118)는 제1입력 회전체(114)와 제1전달부재(116)로 연결되고, 제2출력 회전체(128)는 제2입력 회전체(124)와 제2전달부재(126)로 연결된다. 제1출력 회전체(118)와 제2출력 회전체(128)는 각각 제1전달부재(116)와 제2전달부재(126)에 의해 제1입력 회전체(114)와 제2입력 회전체(124)의 회전력이 전달된다.Here, the first output rotor 118 is connected to the first input rotor 114 and the first transfer member 116, the second output rotor 128 is the second input rotor 124 and 2 is connected to the transfer member 126. The first output rotator 118 and the second output rotator 128 are formed by the first transfer member 116 and the second transfer member 126, respectively. The rotational force of 124 is transmitted.

본 실시예에서 제1전달부재(116)와 제2전달부재(126)는 벨트부재로 이루어질 수 있다. 일례로, 벨트부재는 타이밍 벨트(timing belt)로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 회전력을 오차 없이 전달할 수 있다. 또한, 제1전달부재(116)와 제2전달부재(126)는 케이블로 이루어지는 것도 가능하고, 이 경우 제로 백래쉬뿐 아니라 아주 작은 마찰저항을 구현할 수 있다.In the present embodiment, the first transfer member 116 and the second transfer member 126 may be formed of a belt member. In one example, the belt member may be made of a timing belt, thereby transmitting the rotational force without error. In addition, the first transfer member 116 and the second transfer member 126 may be made of a cable, in which case it is possible to implement not only zero backlash but also very small frictional resistance.

또한, 프레임(102)의 전방에는 제1출력 회전체(118) 및 제2출력 회전체(128)의 회전축과 직교하는 회전축(Yaw축)과, 제1출력 회전체(118) 및 제2출력 회전체(128)의 회전축과 동일한 선회축(Pitch축)을 갖는 출력체(130)가 설치된다.In addition, the front of the frame 102, the rotation axis (Yaw axis) orthogonal to the rotation axis of the first output rotor 118 and the second output rotor 128, the first output rotor 118 and the second output The output body 130 which has the same pivot axis (Pitch axis) as the rotating shaft of the rotating body 128 is provided.

이 출력체(130)는 제3케이블에 의해 제1출력 회전체(118)와 연결되고, 제4케이블(129)에 의해 제2출력 회전체(128)와 연결된다. 제1출력 회전체(118) 또는 제2출력 회전체(128)가 각각 회전하면 제3케이블(119) 또는 제4케이블(129)이 당겨지 며, 이에 연동하여 출력체(130)의 Pitch 운동 또는 Yaw 운동이 구현된다.The output body 130 is connected to the first output rotor 118 by a third cable, and is connected to the second output rotor 128 by a fourth cable 129. When the first output rotor 118 or the second output rotor 128 rotates, respectively, the third cable 119 or the fourth cable 129 is pulled, and the pitch movement of the output body 130 is linked thereto. Or Yaw movement is implemented.

제3케이블(119)과 제4케이블(129)의 연결구조는 제1케이블(115)과 제2케이블(125)의 연결구조와 동일하게 설치된다.The connection structure of the third cable 119 and the fourth cable 129 is installed in the same manner as the connection structure of the first cable 115 and the second cable 125.

더불어, 제1출력 회전체(118)와 제2출력 회전체(128) 사이에는, 제1출력 회전체(118)와 제2출력 회전체(128) 사이를 지지하여 이탈을 방지하고, 제1출력 회전체(118)와 제2출력 회전체(128)의 회전축을 동일선상에 유지하기 위한 제2축지지부(106)가 설치될 수 있다. 또한, 이 제2축지지부(106)에는 출력체(130)가 회전 가능하게 설치되는 제2연장보가 형성된다.In addition, between the first output rotor 118 and the second output rotor 128, the first output rotor 118 and the second output rotor 128 are supported between the first and second rotors 118 to prevent separation. The second shaft support part 106 may be installed to maintain the rotation axis of the output rotor 118 and the second output rotor 128 on the same line. In addition, the second shaft support portion 106 is provided with a second extension beam on which the output body 130 is rotatably installed.

또한, 입력체, 회전체 및 출력체는 점차적으로 단면적이 좁아지는 단턱부가 형성될 수 있으며, 각 케이블들이 이 단턱부에 각각 감겨짐에 따라 서로 간섭되지 않고, 케이블들이 이탈되는 것을 막을 수 있다.In addition, the input body, the rotating body, and the output body may be formed with a step portion having a gradually narrower cross-sectional area, and as the cables are wound around the step portions, respectively, they may not interfere with each other and prevent the cables from being separated.

한편, 이 출력체(130)는 실질적인 동작이 이루어지는 부재로서, 이 출력체(130)의 단부에는 도장용 스프레이건(140)이나 용접 토치, 검사용 카메라 등과 같은 부가 장치가 더 설치될 수 있다.On the other hand, the output body 130 is a member that is a substantial operation, the end of the output body 130, an additional device such as a spray gun 140, a welding torch, an inspection camera, etc. may be further installed.

본 실시예에서, 출력체(130)의 단부에는 브래킷(142)이 설치되고, 이 브래킷(142)에 도장용 스프레이건(140)이 설치된다.In this embodiment, the bracket 142 is installed at the end of the output body 130, the spray gun 140 for painting is installed on the bracket 142.

전술된 바와 같이 구성된 Pitch-Yaw 운동을 위한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치(100)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the action of the cable-driven robot joint apparatus 100 for the pitch-yaw motion configured as described above are as follows.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 요 운동하는 상태의 작동도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 요 운동한 상태의 평면도이다.6 is an operation of the cable-driven robot joint device according to an embodiment of the present invention in the forward yaw motion, Figure 7 is a cable-driven robot joint device according to an embodiment of the present invention the forward yaw It is a top view of the state of exercise.

도 6과 도 7을 참고하면, 제1모터(110) 및 제2모터(120)가 정회전하면, 제1모터(110)와 연결된 제1입력체(112)가 정방향으로 회전하고 제2모터(120)와 연결된 제2입력체(122)가 정방향으로 회전한다.6 and 7, when the first motor 110 and the second motor 120 rotate forward, the first input body 112 connected to the first motor 110 rotates in the forward direction and the second motor The second input body 122 connected to the 120 rotates in the forward direction.

그리고 제1입력체(112)가 정방향으로 회전하면, 아래쪽으로 설치된 제1케이블(115b)에 장력이 가해져 제1입력체(112)의 원주면에 감겨지면서 제1입력 회전체(114)의 위쪽으로 감긴 제1케이블(115b)을 당긴다. 이에 따라 제1입력 회전체(114)는 도시된 화살표와 같이 역방향으로 구동된다. 또한 제1입력체(112)의 위에 감긴 제1케이블(115a)은 풀리면서 제1입력 회전체(114)의 원주면을 따라 감겨지게 된다. When the first input body 112 rotates in the forward direction, tension is applied to the first cable 115b installed downward and wound around the circumferential surface of the first input body 112, and the upper portion of the first input body 114 is rotated. The first cable 115b wound up. Accordingly, the first input rotating body 114 is driven in the reverse direction as shown by the arrow shown. In addition, the first cable 115a wound on the first input body 112 is unwound and wound along the circumferential surface of the first input rotating body 114.

그리고, 제1입력 회전체(114)의 역방향 회전력은 제1전달부재(116)인 타이밍 벨트(116)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(116)가 역회전하며 제1출력 회전체(118)를 역방향으로 회전시킨다.Then, the reverse rotational force of the first input rotating body 114 is transmitted to the timing belt 116, which is the first transfer member 116, so that the timing belt 116 rotates in reverse and the first output rotating body 118 Rotate in the reverse direction.

제1출력 회전체(118)는 역방향으로 회전함에 따라 제1출력 회전체(118)의 위쪽으로 감긴 제3케이블(119a)을 당기게 된다.As the first output rotor 118 rotates in the opposite direction, the first output rotor 118 pulls the third cable 119a wound upward of the first output rotor 118.

한편, 제2입력체(122)가 정방향으로 회전하면, 위쪽으로 설치된 제2케이블(125a)에 장력이 가해져 제2입력체(122)의 원주면에 감겨지면서 제2입력 회전체(124)의 아래쪽으로 감긴 제2케이블(125a)을 당긴다. 이에 따라 제2입력 회전체(124)는 도시된 화살표와 같이 정방향으로 회전한다. 또한, 제2입력체(122)의 아래쪽으로 감긴 제2케이블(125b)은 풀리면서 제2입력 회전체(124)의 원주면을 따라 감겨지게 된다. On the other hand, when the second input body 122 rotates in the forward direction, a tension is applied to the second cable 125a provided upward, and is wound around the circumferential surface of the second input body 122 while the second input body 124 is rotated. The second cable 125a wound downward is pulled out. Accordingly, the second input rotating body 124 rotates in the forward direction as shown by the arrow. In addition, the second cable 125b wound downward of the second input body 122 is unwound and wound along the circumferential surface of the second input rotating body 124.

그리고, 제2입력 회전체(124)의 정방향 회전력은 제2전달부재(126)인 타이밍 벨트(126)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(126)가 정회전하며 제2출력 회전체(128)를 정방향으로 회전시킨다.In addition, the forward rotational force of the second input rotational body 124 is transmitted to the timing belt 126 which is the second transmission member 126. As a result, the timing belt 126 rotates forward to rotate the second output rotational body 128. Rotate in the forward direction.

제2출력 회전체(128)는 정방향으로 회전함에 따라 제2출력 회전체(128)의 아래쪽으로 감긴 제4케이블(129a)을 당기게 된다.As the second output rotor 128 rotates in the forward direction, the second output rotor 128 pulls the fourth cable 129a wound downward of the second output rotor 128.

전술된 바와 같이, 제3케이블(119a)과 제4케이블(129a)은 출력체(130)를 서로 회전시키게 되며, 제1모터(110)와 제2모터(120)가 동일한 속도로 정방향 회전하면 출력체(130)는 도시한 화살표와 같이 정방향의 요(yaw)운동만 하게 된다. As described above, when the third cable 119a and the fourth cable 129a rotate the output body 130 with each other, and the first motor 110 and the second motor 120 rotate forward at the same speed. The output body 130 only performs a yaw movement in the forward direction as shown by the arrow.

또한, 이와 반대로 제1모터(110)와 제2모터(120)가 동일한 속도로 역방향 회전하면, 출력체(130)은 도 7에 도시한 화살표와 같이 역방향의 요 운동만 하게 된다.On the contrary, when the first motor 110 and the second motor 120 rotate in the reverse direction at the same speed, the output body 130 performs only the yaw movement in the reverse direction as shown by the arrow shown in FIG. 7.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 요 운동하는 상태도의 작동도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 요 운동한 상태의 평면도이다.8 is an operation diagram of a state diagram in which the cable-driven robot joint device according to an embodiment of the present invention in the reverse yaw movement, Figure 9 is a cable-driven robot joint device according to an embodiment of the present invention the reverse yaw It is a top view of the state of exercise.

도 8과 도 9를 참고하면, 제1입력체(112)가 역방향으로 회전하면, 위쪽으로 설치된 제1케이블(115a)에 장력이 가해져 제1입력체(112)의 원주면에 감겨지면서 제1입력 회전체(114)의 아래쪽으로 감긴 제1케이블(115a)을 당긴다.Referring to FIGS. 8 and 9, when the first input body 112 rotates in the reverse direction, tension is applied to the first cable 115a installed upward and wound around the circumferential surface of the first input body 112. The first cable 115a wound downward of the input rotor 114 is pulled out.

이에 따라 제1입력 회전체(114)는 도시한 화살표와 같이 정방향으로 구동된 다. 또한, 제1입력체(112)의 아래에 감긴 제1케이블(115b)은 풀리면서 제1입력 회전체(114)의 원주면을 따라 감겨지게 된다.Accordingly, the first input rotating body 114 is driven in the forward direction as shown by the arrow. In addition, the first cable 115b wound below the first input body 112 is unwound and wound along the circumferential surface of the first input rotating body 114.

그리고, 제1입력 회전체(114)의 정방향 회전력은 제1전달부재(116)인 타이밍 벨트(116)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(116)가 정회전하며 제1출력 회전체(118)를 정방향으로 회전시킨다.In addition, the forward rotational force of the first input rotational body 114 is transmitted to the timing belt 116 which is the first transmission member 116. Accordingly, the timing belt 116 rotates forward to rotate the first output rotational body 118. Rotate in the forward direction.

제1출력 회전체(118)는 정방향으로 회전함에 따라 제1출력 회전체(118)의 아래쪽으로 감긴 제3케이블(119b)을 당기게 된다.As the first output rotor 118 rotates in the forward direction, the first output rotor 118 pulls the third cable 119b wound downward of the first output rotor 118.

한편, 제2입력체(122)가 역방향으로 회전하면, 아래쪽으로 설치된 제2케이블(125b)에 장력이 가해져 제2입력체(122)의 원주면에 감겨지면서 제2입력 회전체(124)의 위쪽으로 감긴 제2케이블(125b)을 당긴다. 이에 따라 제2입력 회전체(124)는 도시한 화살표와 같이 역방향으로 회전한다. 또한 제2입력체(122)의 위쪽으로 감긴 제2케이블(125a)은 풀리면서 제2입력 회전체(124)의 원주면을 따라 감겨지게 된다. On the other hand, when the second input body 122 rotates in the reverse direction, tension is applied to the second cable 125b installed downward, and is wound around the circumferential surface of the second input body 122 while Pulling the second cable 125b wound upwards. Accordingly, the second input rotating body 124 rotates in the reverse direction as shown by the arrow. In addition, the second cable 125a wound upward of the second input body 122 is unwound and wound along the circumferential surface of the second input rotating body 124.

그리고, 제2입력 회전체(124)의 역방향 회전력은 제2전달부재인 타이밍 벨트(126)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(126)가 역회전하며 제2출력 회전체(128)를 역방향으로 회전시킨다.Then, the reverse rotational force of the second input rotating body 124 is transmitted to the timing belt 126, which is the second transmission member, so that the timing belt 126 reversely rotates and the second output rotating body 128 is reversed. Rotate

제2출력 회전체(128)는 역방향으로 회전함에 따라 제2출력 회전체(128)의 위쪽으로 감긴 제4케이블(129b)을 당기게 된다.As the second output rotor 128 rotates in the reverse direction, the second output rotor 128 pulls the fourth cable 129b wound upward of the second output rotor 128.

전술된 바와 같이, 제3케이블(119b)과 제4케이블(129b)은 출력체(130)를 서로 회전시키게 되며, 제1모터(110)와 제2모터(120)가 동일한 속도로 역방향 회전하 면 출력체(130)는 도시한 화살표와 같이 역방향의 요(yaw)운동만 하게 된다.As described above, the third cable 119b and the fourth cable 129b rotate the output body 130 with each other, and the first motor 110 and the second motor 120 rotate backward at the same speed. The plane output body 130 only performs the yaw movement in the reverse direction as shown by the arrow.

한편, Pitch-Yaw 운동을 위한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치(100)가 피치 방향으로 운동하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.On the other hand, look at the process of the cable-driven robot joint apparatus 100 for the pitch-Yaw movement in the pitch direction as follows.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 피치 운동하는 상태도의 작동도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 피치 운동한 상태의 평면도이다.10 is an operation diagram of a state diagram in which the cable-driven robot joint apparatus forward pitch movement according to an embodiment of the present invention, Figure 11 is a cable-driven robot joint apparatus according to an embodiment of the present invention the forward pitch It is a top view of the state of exercise.

도 10과 도 11을 참고하면, 제1모터(110)가 정회전하고, 제2모터(120)가 제1모터(110)와 역회전하면, 제1모터(110)와 연결된 제1입력체(112)가 정방향으로 회전하고, 제2모터(120)와 연결된 제2입력체(122)는 역방향으로 회전한다.10 and 11, when the first motor 110 rotates forward and the second motor 120 reversely rotates with the first motor 110, the first input body connected to the first motor 110 ( 112 rotates in the forward direction, and the second input body 122 connected to the second motor 120 rotates in the reverse direction.

제1입력체(112)가 정방향으로 회전하면, 아래쪽으로 설치된 제1케이블(115b) 에 장력이 가해져 제1입력체(112)의 원주면에 감겨지면서 제1입력 회전체(114)의 위쪽으로 감긴 제1케이블(115b)을 당긴다. 이에 따라 제1입력 회전체(114)는 도시된 화살표와 같이 역방향으로 구동된다. 또한 제1입력체(112)의 위에 감긴 제1케이블(115a)은 풀리면서 제1입력 회전체(114)의 원주면을 따라 감겨지게 된다. When the first input body 112 rotates in the forward direction, tension is applied to the first cable 115b installed downward and wound around the circumferential surface of the first input body 112, and upwards of the first input rotating body 114. Pull the wound first cable 115b. Accordingly, the first input rotating body 114 is driven in the reverse direction as shown by the arrow shown. In addition, the first cable 115a wound on the first input body 112 is unwound and wound along the circumferential surface of the first input rotating body 114.

그리고, 제1입력 회전체(114)의 역방향 회전력은 제1전달부재인 타이밍 벨트(116)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(116)가 역회전하며 제1출력 회전체(118)를 역방향으로 회전시킨다.Then, the reverse rotational force of the first input rotating body 114 is transmitted to the timing belt 116, which is the first transmission member, so that the timing belt 116 reversely rotates and the first output rotating body 118 in the reverse direction. Rotate

제1출력 회전체(118)는 역방향으로 회전함에 따라 제1출력 회전체(118)의 위쪽으로 감긴 제3케이블(119a)을 당기게 된다.As the first output rotor 118 rotates in the opposite direction, the first output rotor 118 pulls the third cable 119a wound upward of the first output rotor 118.

한편, 제2입력체(122)가 역방향으로 회전하면, 아래쪽으로 설치된 제2케이 블(125b)에 장력이 가해져 제2입력체(122)의 원주면에 감겨지면서 제2입력 회전체(124)의 위쪽으로 감긴 제2케이블(125b)을 당긴다. 이에 따라 제2입력 회전체(124)는 도시한 화살표와 같이 역방향으로 회전한다. 또한 제2입력체(122)의 위쪽으로 감긴 제2케이블(125a)은 풀리면서 제2입력 회전체(124)의 원주면을 따라 감겨지게 된다.On the other hand, when the second input body 122 rotates in the reverse direction, a tension is applied to the second cable 125b installed downward and is wound around the circumferential surface of the second input body 122 while the second input rotating body 124 is rotated. Pull the second cable 125b wound upwards. Accordingly, the second input rotating body 124 rotates in the reverse direction as shown by the arrow. In addition, the second cable 125a wound upward of the second input body 122 is unwound and wound along the circumferential surface of the second input rotating body 124.

그리고, 제2입력 회전체(124)의 역방향 회전력은 제2전달부재인 타이밍 벨트(126)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(126)가 역회전하며 제2출력 회전체(128)를 역방향으로 회전시킨다.Then, the reverse rotational force of the second input rotating body 124 is transmitted to the timing belt 126, which is the second transmission member, so that the timing belt 126 reversely rotates and the second output rotating body 128 is reversed. Rotate

제2출력 회전체(128)는 역방향으로 회전함에 따라 제2출력 회전체(128)의 위쪽으로 감긴 제4케이블(129b)을 당기게 된다.As the second output rotor 128 rotates in the reverse direction, the second output rotor 128 pulls the fourth cable 129b wound upward of the second output rotor 128.

전술한 바와 같이, 제3케이블(119a)과 제4케이블(129b)은 출력체(130)의 위쪽을 서로 당기게 되며, 제1모터(110)는 정방향으로 회전하고 제2모터(120)는 역방향으로 제1모터(110)와 동일 속도로 회전하는 경우, 출력체(130)는 수직방향인 피치(pitch) 방향으로 정회전(도면의 전면방향)한다.As described above, the third cable 119a and the fourth cable 129b pull the upper portion of the output body 130 from each other, the first motor 110 rotates in the forward direction, and the second motor 120 reverses. In the case of rotating at the same speed as the first motor 110, the output body 130 rotates forward in the vertical direction (pitch direction) (the front direction of the drawing).

또한, 이와 반대로 제1모터(110)가 역방향으로 회전하고, 제2모터(120)가 제1모터(110)와 동일한 속도로 정방향으로 회전하면, 출력체(130)는 아래쪽이 당겨지게 되며 이에 따라 출력체(130)는 도 9와 같이 반대방향의 피치 방향으로 회전한다.On the contrary, if the first motor 110 rotates in the reverse direction and the second motor 120 rotates in the forward direction at the same speed as the first motor 110, the output body 130 is pulled downward. Accordingly, the output body 130 rotates in the opposite pitch direction as shown in FIG. 9.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 피치 운동하는 상태의 작동도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 피치 운동한 상태의 평면도이다.12 is an operation of the cable joint robot joint apparatus according to an embodiment of the present invention in a reverse pitch movement state, Figure 13 is a cable driven robot joint apparatus according to an embodiment of the present invention the reverse pitch It is a top view of the state of exercise.

즉, 도 12와 도 13을 참고하면, 제1모터(110)가 역회전하고, 제2모터(120)가 제1모터(110)와 동일한 속도로 정회전하면, 제1모터(110)와 연결된 제1입력체(112)가 역방향으로 회전하고, 제2모터(120)와 연결된 제2입력체(122)는 정방향으로 회전한다.That is, referring to FIGS. 12 and 13, when the first motor 110 rotates in reverse and the second motor 120 rotates forward at the same speed as the first motor 110, the first motor 110 and the first motor 110 rotate. The connected first input body 112 rotates in the reverse direction, and the second input body 122 connected to the second motor 120 rotates in the forward direction.

제1입력체(112)가 역방향으로 회전하면, 위쪽으로 설치된 제1케이블(115a)에장력이 가해져 제1입력체(112)의 원주면에 감겨지면서 제1입력 회전체(114)의 아래쪽으로 감긴 제1케이블(115a)을 당긴다. 이에 따라 제1입력 회전체(114)는 도시한 화살표와 같이 정방향으로 구동된다. 또한, 제1입력체의 아래에 감긴 제1케이블(115b)은 풀리면서 제1입력 회전체(114)의 원주면을 따라 감겨지게 된다. When the first input body 112 rotates in the reverse direction, tension is applied to the first cable 115a installed upward and wound around the circumferential surface of the first input body 112, and downward of the first input rotating body 114. Pull the wound first cable 115a. Accordingly, the first input rotating body 114 is driven in the forward direction as shown by the arrow shown. In addition, the first cable 115b wound below the first input member is unwound and wound along the circumferential surface of the first input rotor 114.

그리고, 제1입력 회전체(114)의 정방향 회전력은 제1전달부재인 타이밍 벨트(116)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(116)가 정회전하며 제1출력 회전체(118)를 정방향으로 회전시킨다.In addition, the forward rotational force of the first input rotational body 114 is transmitted to the timing belt 116 which is the first transmission member, whereby the timing belt 116 rotates forward and the first output rotational body 118 rotates in the forward direction. Let's do it.

제1출력 회전체(118)는 정방향으로 회전함에 따라 제1출력 회전체(118)의 아래쪽으로 감긴 제3케이블(119b)을 당기게 된다.As the first output rotor 118 rotates in the forward direction, the first output rotor 118 pulls the third cable 119b wound downward of the first output rotor 118.

한편, 제2입력체(122)가 정방향으로 회전하면, 위쪽으로 설치된 제2케이블(125a)에 장력이 가해져 제2입력체(122)의 원주면에 감겨지면서 제2입력 회전체(124)의 아래쪽으로 감긴 제2케이블(125a)을 당긴다. 이에 따라 제2입력 회전체(124)는 도시된 화살표와 같이 정방향으로 회전한다. 또한, 제2입력체(122)의 아래쪽으로 감긴 제2케이블(125b)은 풀리면서 제2입력 회전체(124)의 원주면을 따 라 감겨지게 된다.On the other hand, when the second input body 122 rotates in the forward direction, a tension is applied to the second cable 125a provided upward, and is wound around the circumferential surface of the second input body 122 while the second input body 124 is rotated. The second cable 125a wound downward is pulled out. Accordingly, the second input rotating body 124 rotates in the forward direction as shown by the arrow. In addition, the second cable 125b wound downward of the second input body 122 is unwound and wound along the circumferential surface of the second input rotating body 124.

그리고, 제2입력 회전체(124)의 정방향 회전력은 제2전달부재인 타이밍 벨트(126)로 전달되고, 이에 따라 타이밍 벨트(126)가 정회전하며 제2출력 회전체(128)를 정방향으로 회전시킨다.In addition, the forward rotational force of the second input rotational body 124 is transmitted to the timing belt 126 which is the second transmission member, whereby the timing belt 126 rotates forward and the second output rotational body 128 rotates in the forward direction. Let's do it.

제2출력 회전체(128)는 정방향으로 회전함에 따라 제2출력 회전체(128)의 아래쪽으로 감긴 제4케이블(129a)을 당기게 된다.As the second output rotor 128 rotates in the forward direction, the second output rotor 128 pulls the fourth cable 129a wound downward of the second output rotor 128.

전술한 바와 같이, 제3케이블(119b)과 제4케이블(129a)은 출력체(130)의 아래쪽을 서로 당기게 되고, 제1모터(110)는 역방향으로 제2모터(120)는 정방향으로 동일 속도로 회전하는 경우, 출력체(130)는 수직방향인 피치(pitch) 방향으로 역회전(도면의 후면방향)한다.As described above, the third cable 119b and the fourth cable 129a pull the bottom of the output body 130 from each other, and the first motor 110 is in the reverse direction and the second motor 120 is the same in the forward direction. When rotating at a speed, the output body 130 reversely rotates in the vertical pitch direction (backward direction of the drawing).

한편, 본 실시예의 Pitch-Yaw 운동을 위한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치(100)는 제1모터(110) 또는 제2모터(120) 중 어느 하나만이 작동하거나 제1모터(110) 또는 제2모터(120)의 회전속도에 차이가 나면, 요 운동과 피치 운동이 동시에 발생한다.In the meantime, in the cable-driven robot joint apparatus 100 for the pitch-yaw movement of the present embodiment, only one of the first motor 110 or the second motor 120 operates or the first motor 110 or the second motor. When the rotational speed of the motor 120 is different, yaw motion and pitch motion occur simultaneously.

또한, Pitch-Yaw 운동을 위한 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치(100)의 피치(Pitch) 운동과 요(Yaw) 운동은 제1모터(110) 또는 제2모터(120)의 회전방향에 따라 회전하는 정방향 또는 역방향으로 그 회전하는 방향이 제어될 수 있다.In addition, the pitch and yaw motions of the cable-driven robot joint apparatus 100 for the pitch-yaw motion are rotated according to the rotation direction of the first motor 110 or the second motor 120. The direction of rotation in the forward or reverse direction can be controlled.

이와 같이 구성된 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치(100)는 자동화 로봇에 설치될 수 있다.The cable joint robot joint apparatus 100 configured as described above may be installed in an automated robot.

본 실시예에서 자동화 로봇은 로봇 암을 포함하며, 이 로봇 암에는 전술된 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치(100)가 설치될 수 있다.In the present embodiment, the automated robot includes a robot arm, and the robot arm device 100 of the cable driving method described above may be installed.

또한, 자동화 로봇은 로봇 암 및 로봇 관절 장치(100)의 작동을 제어하기 위한 제어부를 갖는다.In addition, the automated robot has a control unit for controlling the operation of the robot arm and robot joint apparatus 100.

이 제어부는 제1모터(110)과 제2모터(120)의 작동을 제어하여 로봇 관절 장치(100)를 피치 또는 요 운동시킬 수 있다. 또한, 제어부는 로봇 관절 장치(100)의 작동과 함께 로봇 암을 작동시켜 자동화 공정을 수행할 수 있다.The controller may control the operation of the first motor 110 and the second motor 120 to pitch or yaw the robot joint apparatus 100. In addition, the control unit may perform an automated process by operating the robot arm together with the operation of the robot joint apparatus 100.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

도 1은 종래 기술에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치의 일부를 도시한 정면도.1 is a front view showing a part of a cable joint robot joint apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치를 사시도.Figure 2 is a perspective view of the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치의 관절부를 도시한 정면도.Figure 3 is a front view showing the joints of the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치의 관절부를 도시한 평면도.Figure 4 is a plan view showing the joints of the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치의 관절부를 도시한 분해사시도.Figure 5 is an exploded perspective view showing the joints of the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 요 운동하는 상태의 작동도.6 is an operation of the cable-driven robot joint device in the forward yaw motion according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 요 운동한 상태의 평면도.Figure 7 is a plan view of a cable-driven robot joint apparatus in a forward yaw motion according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 요 운동하는 상태도의 작동도.8 is an operation diagram of a state diagram in which the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention in the yaw movement.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 요 운동한 상태의 평면도.Figure 9 is a plan view of a state of the reverse yaw movement of the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 피치 운동하는 상태도의 작동도.Figure 10 is an operation of the state diagram in the forward pitch movement of the robot joint device of the cable drive method according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 정방향 피치 운동한 상태의 평면도.Figure 11 is a plan view of a cable-driven robot joint apparatus in a forward pitch movement according to an embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 피치 운동하는 상태의 작동도.12 is an operation of the cable-driven robot joint apparatus in a reverse pitch motion according to an embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치가 역방향 피치 운동한 상태의 평면도.FIG. 13 is a plan view of a state in which a cable-driven robot joint apparatus is in reverse pitch motion according to an embodiment of the present invention; FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 로봇 암 102 : 프레임100: robot arm 102: frame

104 : 제1축지지부 106 : 제2축지지부104: first shaft support 106: second shaft support

110 : 제1모터 112 : 제1입력체110: first motor 112: first input body

114 : 제1입력 회전체 116 : 제1전달부재114: first input rotating body 116: first transfer member

118 : 제1출력 회전체 120 : 제2모터118: first output rotating body 120: second motor

122 : 제2입력체 124 : 제2입력 회전체122: second input body 124: second input rotating body

126 : 제2전달부재 128 : 제2출력 회전체126: second transfer member 128: second output rotating body

130 : 출력체 140 : 도장용 스프레이건130: printout 140: spray gun for painting

142 : 브래킷142: bracket

Claims (5)

제1모터에 의해 회전하는 제1입력체와,A first input body rotated by the first motor, 상기 제1입력체의 전방에 상기 제1입력체의 회전축과 동심축으로 설치되며 제2모터에 의해 회전하는 제2입력체와,A second input body installed concentrically with the rotation axis of the first input body in front of the first input body, and rotated by a second motor; 상기 제1입력체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 상기 제1입력체와 연결된 제1케이블에 의해 회전하는 제1입력 회전체와,A first input rotating body having a rotating shaft orthogonal to the rotating shaft of the first input body and rotating by a first cable connected to the first input body; 상기 제1입력 회전체의 회전축과 동일축으로 배치되어 상기 제2입력체와 직교하게 설치되며 상기 제2입력체와 연결된 제2케이블에 의해 회전하는 제2입력 회전체와,A second input rotating body disposed coaxially with the rotation axis of the first input rotating body and installed perpendicular to the second input body and rotating by a second cable connected to the second input body; 상기 제1입력 회전체와 이격되어 상기 제1입력체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 상기 제1입력 회전체와 제1전달부재로 연결되어 회전하는 제1출력 회전체와,A first output rotator spaced apart from the first input rotator and connected to the first input rotator and a first transfer member to have a rotation axis orthogonal to the rotation axis of the first input rotator; 상기 제2입력체의 회전축을 기준으로 상기 제1출력 회전체와 대칭으로 배치되고 상기 제2입력 회전체와 제2전달부재로 연결되어 회전하는 제2출력 회전체와,A second output rotator disposed symmetrically with the first output rotator with respect to the rotation axis of the second input body and connected to the second input rotator and a second transfer member to rotate; 상기 제1출력 회전체 및 상기 제2출력 회전체의 회전축과 직교하는 회전축을 갖고 상기 제1출력 회전체와 연결된 제3케이블과 상기 제2출력 회전체와 연결된 제4케이블의 상호 연동에 의해 작동하는 출력체를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치.It is operated by the interlocking of the third cable connected to the first output rotating body and the fourth cable connected to the first output rotating body having a rotating shaft orthogonal to the rotating shaft of the first output rotating body and the second output rotating body. Robot drive device of the cable drive method characterized in that it comprises an output body. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 제1전달부재 및 상기 제2전달부재는 벨트부재 또는 구동용 케이블 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치.The first transfer member and the second transfer member is a cable joint robot joint device, characterized in that it comprises a belt member or a drive cable member. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제1케이블, 상기 제2케이블, 상기 제3케이블 및 상기 제4케이블은 각각 서로 다른 회전 방향으로 감긴 한 쌍의 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치.The first cable, the second cable, the third cable and the fourth cable are each a cable-driven robot joint device, characterized in that it comprises a pair of cables wound in different directions of rotation. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 출력체에는 용접토치 또는 도장용 스프레이건을 포함하는 로봇 말단장치 또는 로봇 매니퓰레이터를 구성하는 링크가 설치되는 것을 특징으로 하는 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치.The output body is a cable-driven robot joint device, characterized in that the link is provided a robot end device or a robot manipulator including a welding torch or spray gun for painting. 로봇 암과,Robot arm, 상기 로봇 암에 설치된 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 케이블 구동 방식의 로봇 관절 장치와,Robot joint device of the cable drive method according to claim 1 or 2 installed on the robot arm, 상기 로봇 관절 장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화 로봇.Automated robot comprising a control unit for controlling the robot joint device.
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